同步辐射原位观测高强韧高熵合金凝固过程的电磁场调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51771041
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0102.金属材料制备与加工
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Except the four big effect of high entropy alloys itself, eutectic high entropy alloys has excellent properties such as good stability, resistance to creep, good casting showing great application potential. But the current research about eutectic high entropy alloys is limited to a few system, and for the preparation and performance characterization of hypoeutectic high entropy alloys with high strength and ductility it is involved less, and even less reports on the influence of electromagnetic field on the organization performance of high entropy alloys , therefore, for this project the atomic radius difference, mixing enthalpy, valence electron concentration and d-orbit energy level combined with experimental are used to induce optimum composition of high entropy alloys with high strength and ductility, and then the electromagnetic technology is introduced to improve the growth behavior of each phase. By means of in situ synchrotron radiation and diffraction technology, the interface heat transfer, mass transfer regularity and crystal growth kinetics behavior of high entropy alloys with high strength and ductility are disclosed, the influence mechanism of the electromagnetic stirring and electromagnetic oscillation coming from the traveling wave magnetic field and pulsed magnetic field on the solidification process of high entropy alloys with high strength and ductility are revealed, finally achieve the target of the active control of the melt movement characteristics and solidification characteristics, finish the organization's refining and homogenizing, improve its high mechanical properties from low to high temperature. All these results will be helpful theoretically to design high entropy alloy composition, improve the high entropy solidification theory and the deformation strengthening mechanism.
共晶高熵合金除了具备高熵合金本身的四大效应之外,还具备良好的相稳定性、抗蠕变性、可铸造性等优异性能,具有很大应用潜力。但目前关于共晶高熵合金的研究仅限于少数几个体系,而对于强韧性俱佳的亚共晶高熵合金涉及较少,更缺少电磁场对其组织性能的影响的报道,为此,本项目首先借助于原子半径差异、混合焓、价电子浓度、d轨道能级并结合实验归纳出具有高强韧高熵合金的最佳成分,然后再引进电磁场技术对其各相的状态以及生长方式进行改善。借助于同步辐射原位成像与衍射技术,探索强韧性高熵合金界面前沿的传热、传质规律和晶体生长动力学行为,揭示行波磁场和脉冲磁场引发电磁搅拌和电磁振荡对强韧性高熵合金凝固过程的影响机制,达到主动其熔体运动特性、凝固特性的目标,实现组织的细化和均质化,提高其高低温力学性能。研究结果对于指导高熵合金成分设计、完善高熵凝固理论和形变强化机制均有重要理论研究价值。

结项摘要

在国家自然科学基金面上项目(51771041)的资助下,本项目针对强韧性俱佳的高熵合金体系的研究不足,以力学性能、摩擦学性能和耐腐蚀性能优化为出发点,借助于原子半径差异、混合焓、价电子浓度、d轨道能级并结合实验成功开发出CoFeNi2V0.5Mox、AlxCoFeNi2V0.5、AlCrFeNi2W0.2Nbx及AlCrFeNiW0.2Tix高熵合金成分,并对其微观组织、力学性能、摩擦学性能和耐腐蚀性能进行了研究,探索了成分-组织-性能间的内在联系,深入揭示了相关的机理。1)考察了电磁场技术对其各相的状态以及生长方式的改善,达到了主动控制其熔体运动特性、凝固特性的目标,实现了组织的细化和均质化,提高了其高低温力学性能。2)借助于同步辐射原位成像与衍射技术,探索了上述高熵合金晶体生长动力学行为,研究结果对于指导高熵合金成分设计、完善高熵凝固理论和形变强化机制均有重要理论研究价值。3)采用真空感应熔炼技术制备了公斤级高熵合金样品,研究了Al含量和形变热处理方式对CoFeNi2V0.5Mox、AlxCoFeNi2V0.5合金组织及拉伸性能的影响规律,发现开发的CoFeNi2V0.5Mo0.2合金的强塑性优于大部分已报到的铸态高熵合金。4)采用激光熔覆技术在Q235和304不锈钢基体上成功制备了具有不同相结构且综合性能良好的高熵合金涂层。考察了AlCrFeNi2W0.2Nbx、AlCrFeNiW0.2Tix高熵合金涂层的磨损率随载荷和滑动速率和合金成分的变化规律,揭示了AlCrFeNi2W0.2Nbx、AlCrFeNiW0.2Tix涂层表面在海水介质中形成了具有保护作用的“摩擦膜”形成机理,研究结果对于拓展高熵合金在海工装备的应用具有重要指导意义。在该项目的资助下共发表了论文24篇,获授权专利14项,申请中专利10项。培养博士3名,硕士7名。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(17)
Effects of Ni on the nucleation and growth behavior of Cu6Sn5 in Sn–8.5Cu alloy: An in situ observation
Ni对Sn-8.5Cu合金中Cu6Sn5形核和长大行为的影响:原位观察
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2021.158603
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Bingyang Gao;Xiangrui Meng;Enyu Guo;Hui Liang;Zhiqiang Cao;Tongmin Wang
  • 通讯作者:
    Tongmin Wang
Sn-15Cu-xNi合金组织及油润滑磨损行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高秉阳;郭华琪;曹志强
  • 通讯作者:
    曹志强
Al含量对CoFeNi2V0.5高熵合金微观组织和力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    铸造
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    齐兆鑫;梁卉;赵延周;高利;曹志强
  • 通讯作者:
    曹志强
Modification of the silicon phase and mechanical properties in Al-40Zn-6Si alloy with Eu addition
Eu添加对Al-40Zn-6Si合金硅相的变质及力学性能
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2019.108268
  • 发表时间:
    2020-01-15
  • 期刊:
    MATERIALS & DESIGN
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Mao, Feng;Wei, Shizhong;Cao, Zhiqiang
  • 通讯作者:
    Cao, Zhiqiang
A promising CoFeNi2V0.5Mo0.2 high entropy alloy with exceptional ductility
一种具有优异延展性、有前景的 CoFeNi2V0.5Mo0.2 高熵合金
  • DOI:
    10.1016/j.scriptamat.2019.02.038
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    SCRIPTA MATERIALIA
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Jiang, L.;Lu, Y. P.;Wang, L. M.
  • 通讯作者:
    Wang, L. M.

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其他文献

一株耐镉细菌的分离鉴定及其吸附条件的优化
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    郭世杰
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    特种铸造及有色合金
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡少武;李廷举;曹志强;王同敏;李军;宋涛;许菁菁
  • 通讯作者:
    许菁菁

其他文献

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曹志强的其他基金

原位自生高熵合金基复合材料的多相组织调控及其损伤行为三维表征
  • 批准号:
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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